لقد طال انتظار الحاجة إلى استخدام الوقود الاقتصادي في العالم. على سبيل المثال ، يستخدم غاز الانحلال الحراري على نطاق واسع في أوروبا اليوم. يمكن لجميع أنواع معدات المطبخ ومنشآت التدفئة وحتى السيارات أن تعمل على مثل هذا الوقود.
التعريف
في الواقع ، وفقًا لمفهوم "الانحلال الحراري" ، يفهم الكيميائيون تحلل المادة على المستوى الجزيئي تحت تأثير درجات الحرارة المرتفعة ، عادةً في غياب الهواء. المركبات المعقدة في ظل هذه الظروف تتحلل إلى أبسط. في هذه الحالة ، يتم تشكيل أنواع مختلفة من العناصر الجديدة في الوسط. في الأساس ، يعد الانحلال الحراري عملية تقطير جاف تقليدية.
غاز من الحطب
عند حرق الوقود في درجات حرارة عالية في بيئة خالية من الأكسجين ، تتشكل منتجات الاحتراق التالية:
- غاز الانحلال الحراري
- راتينج الانحلال الحراري (منتج سائل).
يحتوي المنتج الأول من القائمة ، من بين أشياء أخرى ، على الميزة التي يمكن تشكيلها أيضًا أثناء احتراق الوقود في بيئة أكسجين.ومع ذلك ، في هذه الحالة ، لا يمكن الحصول على الغاز إلا إذا تم حرق الوقود عند درجة حرارة لا تقل عن 500 درجة مئوية.
المنتجات التي يمكن استخدامها
غلايات الانحلال الحراري في المنازل يمكن أن تعمل على الخشب العادي أو المنصات الخاصة ، على سبيل المثال ، من نشارة الخشب أو نشارة الخشب المضغوط. يمكن أيضًا تحليل أنواع مختلفة من النفايات المنزلية والصناعية بالتحلل الحراري. يتم حرقها بطريقة مماثلة ، على سبيل المثال ، المطاط وإطارات السيارات القديمة والبلاستيك والأشياء القديمة ، وما إلى ذلك. في هذه الحالة ، لا يسمح الانحلال الحراري بالحصول على قدر معين من الحرارة فحسب ، بل يسمح أيضًا بالحفاظ على البيئة نظيفة. بعد كل شيء ، كما تعلم ، لا يتحلل البلاستيك في الأرض لفترة طويلة. المواد المحتوية على الزيت بمختلف أنواعها تلوث التربة نفسها والأجسام المائية.
يمكن أيضًا حرقها بطريقة مماثلة:
- ورق ، كرتون ، منسوجات ؛
- الميثان ؛
- هيدروكربونات ؛
- الخث ؛
- خشب سلعة (بما في ذلك الخشب المشبع كيميائيا) ؛
- القش ، الأوراق ، قشور الجوز ، الأعشاب.
بالإضافة إلى ذلك ، يمكن إعادة تدوير بقايا الطلاء والزيوت وما إلى ذلك من خلال تفاعل الانحلال الحراري. وهذا يساعد أيضًا في الحفاظ على البيئة نظيفة.
تكوين
يحتوي غاز الانحلال الحراري الناتج ، من بين أشياء أخرى ، على الكثير من الجسيمات ، عادة في شكل السخام. كما أنه يحتوي على أنواع مختلفة من المكونات الكيميائية ، مثل الهيدروجين. ومع ذلك ، فإن الملف الرئيسيلا يزال تكوين غاز الانحلال الحراري على النحو التالي:
- هيدروكربونات متطايرة ؛
- أول أكسيد الكربون.
خطير جدًا على صحة الإنسان وحتى حياته ، يتشكل ثاني أكسيد الكربون في مثل هذا التفاعل بسبب الاحتراق غير الكامل للفحم.
أنواع الانحلال الحراري
في الوقت الحالي ، لا يوجد سوى نوعين رئيسيين من ردود الفعل هذه. يمكن أن يكون الانحلال الحراري:
- جاف ؛
- مؤكسد.
النوع الأول من ردود الفعل ، بدوره ، ينقسم إلى:
- درجة حرارة منخفضة
- ارتفاع في درجة الحرارة.
كيف يتم إنتاج الغاز: الانحلال الحراري التأكسدي
يسمى هذا التفاعل حاليًا الأكثر صداقة للبيئة وإنتاجية. يحدث الانحلال الحراري في هذه الحالة عند درجات حرارة عالية جدًا. على سبيل المثال ، عند حرق الميثان بهذه الطريقة ، تختلط معه نسبة معينة من الأكسجين. مع الاحتراق الجزئي ، تطلق المادة في هذه الحالة كمية هائلة من الطاقة. نتيجة لذلك ، يتم تسخين بقايا الخليط إلى درجة حرارة 16000 درجة مئوية
تفاعل الانحلال الحراري التأكسدي يستخدم بشكل أساسي لحرق المواد الصناعية المختلفة التي تحتوي على الزيت ، وكذلك البلاستيك والمطاط. يمكن للغاز في هذه الحالة أن يستخدم ، على سبيل المثال ، لتسخين محلات شركة التخلص من النفايات نفسها.
الانحلال الحراري الجاف
يحدث هذا التفاعل بدون مشاركة الأكسجين ، وكما ذكرنا سابقًا ، يمكن أن يكون بدرجة حرارة منخفضة أو عالية. في الحالة الأولىيتم تسخين الوقود بحد أقصى - يصل إلى 1000 درجة مئوية ، في الثانية - فوق 1000 درجة مئوية. للحصول على كمية كبيرة من غاز الانحلال الحراري نفسه ، يتم استخدام تفاعلات درجات الحرارة العالية بشكل أساسي.
عندما يتم حرق الوقود في بيئة تصل إلى 800 درجة مئوية ، يتم الحصول على كمية كبيرة من الغاز ذات قيمة منخفضة من السعرات الحرارية. أيضًا في هذه الحالة ، تبقى كمية صغيرة نسبيًا من فحم الكوك والراتنجات السائلة.
الأنسب هو الحصول على غاز الانحلال الحراري عند درجة حرارة من 900 إلى 1000 درجة مئوية. في هذه الحالة ، يوجد بالفعل حد أقصى لنسبة إنتاجه. في هذه الحالة ، يكون للغاز الذي يتم الحصول عليه بهذه الطريقة قيمة حرارية دنيا. يعتبر مثل هذا المنتج ، من بين أمور أخرى ، وقود عالي الجودة ، ومناسب للنقل لمسافات طويلة.
عندما يتم حرق الوقود في درجات حرارة تتراوح بين 450 و 500 درجة مئوية ، يكون الناتج منخفضًا جدًا في كل من المخلفات الصلبة والغاز. هذا الأخير ، مع ذلك ، ليس بجودة عالية ، لأنه يحتوي على أقصى قيمة من السعرات الحرارية.
أين يمكن استخدام الغاز
تسمح عملية الانحلال الحراري بتدفئة أنواع مختلفة من المباني بأقل خسارة للوقود. أيضًا ، باستخدام هذا التفاعل ، يتم الحفاظ على البيئة نظيفة. ولكن أين يمكن استخدام غاز الانحلال الحراري المتشكل أثناء احتراق الوقود في بيئة خالية من الأكسجين؟
يُعتبر منتج الاحتراق هذا اليوم في جميع أنحاء العالم بشكل أساسي كمصدر اقتصادي بديل للطاقة الحرارية. لطالما انتشر غاز الانحلال الحراري في بعض الدول الأوروبيةالوقود المستخدم في المعدات التي تسخن المياه (للتدفئة وأنظمة الماء الساخن) والكهرباء والبخار.
غلايات
منذ العصور القديمة ، قام الناس بتدفئة منازلهم باستخدام مواقد تقليدية تعمل على الخشب والفحم. في وقت لاحق ، بدأ تجهيز المنازل بغلايات حديثة تعمل بالوقود الصلب تعمل على نفس النوع من الوقود. تستخدم هذه الوحدات لتدفئة المنازل في عصرنا. إنها غير مكلفة ولا يلزم الحصول على تصاريح لتركيبها في حالات مختلفة. ومع ذلك ، فإن غلايات الوقود الصلب التقليدية لها عيب خطير إلى حد ما. يستهلكون الوقود بشكل غير اقتصادي للغاية. يبقى الكثير من بقايا الاحتراق في غرف هذه الوحدات. بالإضافة إلى ذلك ، فإن جزءًا من الحرارة الناتجة عن هذه المعدات يطير ببساطة "أسفل المدخنة" جنبًا إلى جنب مع الدخان.
المهندسين الذين قرروا تصحيح هذا النقص من غلايات الوقود الصلب ، وفي النهاية توصلوا إلى وحدات تسخين بالتحلل الحراري اقتصادية وسهلة الاستخدام. في مثل هذه الغلايات ، من بين أمور أخرى ، هناك غرف إضافية يتم فيها احتراق غاز الانحلال الحراري.
التفاعل في مجاميع هذا الصنف يستمر بنقص أكسجين قوي (15٪). يتحلل الخشب أو أي وقود آخر في هذا النوع من المعدات إلى غازات وكمية صغيرة من المخلفات غير العضوية. بالنسبة لغازات الانحلال الحراري ، يمكن أن تصل درجة حرارة الاحتراق في الحارق اللاحق إلى 110-1200 درجة مئوية.
في أي مكان آخر يستخدم الغاز
الانحلال الحراري الأكثر استخدامًا في أنظمة التدفئة وتسخين المياه.يستخدم هذا التفاعل أيضًا على نطاق واسع:
- في صناعة المعالجة ؛
- في مادة كيميائية ؛
- عند التعقيم.
أحيانًا يستخدم غاز الانحلال الحراري أيضًا اليوم كوقود لأنواع مختلفة من المعدات أو ، كما ذكرنا سابقًا ، للسيارات.
محطات توليد الغاز
تُستخدم معدات من هذا النوع لإنتاج وقود انحلال حراري عالي الجودة ، والذي يمكن في بعض الحالات أن يحل محل الغاز الطبيعي التقليدي على سبيل المثال. هذه التركيبات عبارة عن أفران محكمة الإغلاق مزودة بإمداد هواء قابل للتعديل. قد يتم حظر مدخنة هذا النوع من المعدات ، من بين أشياء أخرى.
احصل على غاز الانحلال الحراري في مثل هذه المنشآت على النحو التالي:
- دفع الهواء إلى الفرن من خلال مضخة.
- بعد تسخين محتويات التركيب إلى درجة حرارة معينة ، يتوقف إمداد الهواء.
- يتم تنظيف الدخان الأسود الكثيف الخارج من الوحدة من السخام باستخدام الأعاصير.
- قم بإزالة بخار الماء من غاز الانحلال الحراري لزيادة درجة حرارة الاحتراق (بالمرور عبر المبرد).
- يتم إدخال الغاز في الفلتر الدقيق ، والذي يتضمن تصميمه خزان مياه وتركيب إلكتروستاتيكي وخراطيش من الورق المقوى.
تنقية غازات الانحلال الحراري قبل استخدامها في الصناعة ، وأحيانًا في الحياة اليومية ، يجب أن تتم دون فشل. يمكن أن تتسبب الجسيمات الصلبة وجميع أنواع الشوائب الكيميائية في تلف المعدات ،يعمل على هذا النوع من الوقود. علاوة على ذلك ، على سبيل المثال ، يمكن ضخ غاز الانحلال الحراري في أسطوانة.
استخدام الوقود من مولد الغاز في المنزل
غالبًا ما يتم استخدام عمليات التثبيت من هذا النوع ، بالطبع ، في الإنتاج. لكن في بعض الأحيان يتم شراؤها للمنازل الخاصة. يعد الحصول على غاز الانحلال الحراري في المنزل أمرًا بسيطًا نسبيًا. حتى أن بعض الحرفيين في كثير من الأحيان يصنعون مولدات الغاز بأيديهم.
يمكن استخدام الغاز الناتج من المنشآت المنزلية لأغراض مختلفة. في كثير من الأحيان ، على سبيل المثال ، يقوم تجار القطاع الخاص بتوصيل المواقد العادية بمولدات الغاز. لا يكون احتراق غاز الانحلال الحراري شديداً مثل الغاز الطبيعي. ومع ذلك ، لا يزال من الملائم استخدام الموقد للغرض المقصود منه.
أيضًا ، على سبيل المثال ، غالبًا ما يتم توصيل المولد الذاتي بمولدات الغاز في الحياة اليومية. عندما يتم توفير الأكسجين باستخدام الغاز الطبيعي ، تصل درجة حرارة اللهب في هذه المعدات إلى 2000 درجة مئوية
كما ذكرنا سابقًا ، في المنزل ، يمكن أيضًا استخدام غاز الانحلال الحراري كوقود للسيارة. لمثل هذا التطبيق ، سيحتاج محرك الماكينة فقط إلى تعديل طفيف. في نفس الوقت ، يمكن لكل من محركات البنزين والديزل العمل على مثل هذا الوقود. يستخدم هذا الغاز في المنزل ، وغالبًا في مولدات الطاقة.
مميزات التطبيق
وهكذا ، فإن غاز الانحلال الحراري لديه درجة أقل قليلاً من انتقال الحرارة من الطبيعي أو المسال. لذلك ، من أجل التشغيل الصحيح لأنواع مختلفة من التدفئة ومعدات المطبخ ، عند استخدامها ، من أجل احتراق مناسب وأكثر كثافة ، من الضروري زيادة العرض.
في معدات المطبخ ، يمكن حفر الطائرات لهذا الغرض ، على سبيل المثال. يعمل فرن الغاز بالتحلل الحراري في هذه الحالة بنفس طريقة عمل الغاز الطبيعي. أي أن شدة احتراق الوقود ستكون هي نفسها. أيضًا ، لنقل أنواع مختلفة من المعدات إلى نوع آخر من الغاز ، غالبًا ما يتم تغيير البرامج الثابتة. في المركبات للعمل على مثل هذا الوقود ، يتم استبدال نظام الوقود بالكامل.
آلات حرق الأخشاب
في الاتحاد السوفيتي في أوائل العشرينات من القرن الماضي ، تم استخدام شاحنات مولدات الغاز على نطاق واسع جدًا. في تلك السنوات ، أجرينا اختبارات تنافسية لمثل هذه السيارات في بلدنا.
تم تركيب أول محرك مولد للغاز لسيارة في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية من قبل الأستاذ VS Naumov في عام 1927. في عام 1928 ، بدأ المعهد العلمي للسيارات والجرارات في تصميم مثل هذه السيارات في روسيا. ثم أجرى المتخصصون في هذه المؤسسة تجارب على الآلات الأجنبية "Imbert-Dietrich" و "Pip".
أول مولد غاز من نوع NATI-1 تم تصنيعه في بلدنا يعمل على الأخشاب العادية. في عام 1932 ، تم أيضًا إنشاء تثبيت NATI-3 المصمم لقارب بمحرك. في الوقت نفسه ، ظهر أول مولد غاز للسيارات في روسيا ، تم إنشاؤه بدعم من مجتمع Avtodor. حصلت على اسم "Avtodor-1". حتى في وقت لاحق ، تم تطوير العديد من التركيبات الأكثر تقدمًا من هذا النوع في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية. يتم الحصول على تكوين غاز الانحلال الحراري مناستخدام ، كان في الواقع جودة عالية جدا. تشتهر المركبات التي تعمل بهذا الوقود بموثوقيتها وأدائها الفائق وعمرها التشغيلي الطويل.
خلال الحرب العالمية الثانية ، تم استخدام شاحنات مولدات الغاز ZIS-5 و GAZ-AA بنشاط في الجبهات وفي الخلف في الاتحاد السوفياتي. بحلول نهاية الحرب ، كانت حوالي 200 ألف سيارة بمحركات غاز الانحلال الحراري تعمل بالفعل في البلاد.
بالطبع ، كان استخدام هذا الوقود سببه في المقام الأول نقص المنتجات النفطية في البلاد في ذلك الوقت. ومع ذلك ، لا ينبغي للمرء أن يعتقد أن غاز الانحلال الحراري استخدم فقط بسبب عجز ميزانية الدولة. كان هذا الوقود في تلك الأيام يعتبر فعالًا وواعدًا ولم يستخدم فقط في روسيا. على سبيل المثال ، في العشرينات والثلاثينيات من القرن الماضي ، انتشرت مركبات الانحلال الحراري في دول مثل فرنسا وألمانيا وبريطانيا العظمى وفنلندا والسويد. كما تم استخدام الآلات التي تعمل على هذا الغاز على نطاق واسع في بعض الدول الآسيوية. على سبيل المثال ، سيارات من هذا النوع تم تشغيلها بنجاح في ذلك الوقت في الصين واليابان والهند.
الخلفية التاريخية
الانحلال الحراري للخشب هو أحد العمليات الكيميائية الأولى التي بدأ استخدامها بنشاط من قبل الناس. في روسيا ، على سبيل المثال ، تم استخدام مثل هذا التفاعل على نطاق واسع في وقت مبكر من القرن الثاني عشر لإنتاج راتينج الصنوبر. تم استخدام هذا الأخير أيضًا في تشريب الحبال ، وكذلك لمعالجة السفن النهرية والبحرية. على المستوى الصناعي ، كان السويديون أول من استخدم الانحلال الحراري لتشريب الخشب. في هذا البلد ، يكون رد الفعل هذا أيضًاتستخدم لصنع راتنج التشريب.
في بداية القرن العشرين ، تم تشكيل بعض من أفضل مدارس الانحلال الحراري للخشب في العالم في روسيا. كان هذا ، بالطبع ، يرجع في المقام الأول إلى حقيقة أن العديد من الغابات تنمو على أراضي بلدنا. قبل استخدام الغاز الطبيعي ، كان لدينا في روسيا معدات توليد غاز قوية مثبتة في العديد من الشركات. تم استخدام هذه التركيبات لفترة طويلة قبل ظهور تلك التي تعمل بالغاز الطبيعي.
بالطبع ، في وقت لاحق تم الإعلان عن أن هذه المعدات عفا عليها الزمن. تمت إزالة مولدات الغاز من المصانع. وحتى الآن ، للأسف ، لم ينتشر الانحلال الحراري كنوع من أنواع الوقود الاقتصادي البديل ، على عكس الدول الأوروبية ، على نطاق واسع في الاتحاد الروسي. ومع ذلك ، فإن هذا النوع من الوقود في روسيا معروف حاليًا بأنه واعد جدًا. لذلك ، من الممكن أن يتم استخدام غاز الانحلال الحراري في المستقبل القريب على نطاق واسع في بلدنا. بعد كل شيء ، فإن استخدام مثل هذا الوقود لا يسمح فقط بتوفير المال ، ولكن أيضًا للحفاظ على البيئة.
